CN102808610A - 煤矿井下钻孔深度实时检测装置及检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种煤矿井下钻孔深度实时检测装置及其检测方法，该装置包括位移检测传感器，用于检测煤矿井下钻机的动力头当前的位移；夹持器压力传感器，用于检测所述煤矿井下钻机的夹持器当前的传动油压；卡盘压力传感器，用于检测所述煤矿井下钻机的卡盘当前的传动油压；主控制器，用于根据所述夹持器当前的传动油压和所述卡盘当前的传动油压对应获取所述夹持器和所述卡盘当前的工作状态，根据所述夹持器和所述卡盘当前的工作状态以及所述动力头当前的位移计算出所述钻头的钻孔深度，并将其实时输出显示。从而，实现了煤矿井下钻孔深度的随钻实时检测，且与人工检测相比，其检测效率和检测准确度有了极大的提高。

Description

煤矿井下钻孔深度实时检测装置及检测方法

技术领域

本发明涉及一种煤矿井下钻孔深度实时检测技术，尤其涉及一种煤矿井下钻孔深度实时检测装置及其检测方法。

背景技术

煤矿井下掘进开采前都要通过打钻对掘进前方的煤尘瓦斯进行抽排，以保证掘进开采的安全。钻孔深度是一个非常重要的参数，决定瓦斯是否能按设计要求得到抽排。目前，现有技术中，钻孔深度的检测主要由钻机操作人员或验收人员统计钻杆的个数来计算钻孔深度。这种人工检测方式的效率较低、误差较大，而且不能实现随钻随测，实时性较差。

发明内容

本发明的目的在于提供一种煤矿井下钻孔深度实时检测装置及其检测方法，以提高煤矿井下钻孔深度检测的效率和准确度，并且实现随钻随测。

为达到上述目的，本发明一方面提供了一种煤矿井下钻孔深度实时检测装置，包括：

位移检测传感器，用于检测煤矿井下钻机的动力头当前的位移；

夹持器压力传感器，用于检测所述煤矿井下钻机的夹持器当前的传动油压；

卡盘压力传感器，用于检测所述煤矿井下钻机的卡盘当前的传动油压；

主控制器，用于根据所述夹持器当前的传动油压和所述卡盘当前的传动油压对应获取所述夹持器和所述卡盘当前的工作状态，根据所述夹持器和所述卡盘当前的工作状态以及所述动力头当前的位移计算出所述钻头的钻孔深度，并将其实时输出显示。

再一方面，本发明还提供了一种上述煤矿井下钻孔深度实时检测装置的检测方法，包括如下步骤：

夹持器压力传感器实时检测夹持器当前的传动油压，卡盘压力传感器实时检测卡盘当前的传动油压；

某次钻孔过程前，当所述夹持器压力传感器测得的传动油压由零增大到预设的第一阈值致使所述夹持器松开所述煤矿井下钻机的钻杆，且当所述卡盘压力传感器测得的传动油压由零增大到预设的第二阈值致使所述卡盘卡紧所述钻杆时，所述主控制器记录所述动力头的第一位移初始值；

开始本次钻孔过程，位移检测传感器实时检测动力头当前的位移；

该次钻孔过程中，当所述夹持器压力传感器测得的传动油压由第一额定压力值减小到预设的第三阈值致使所述夹持器夹紧所述钻杆，且当所述卡盘压力传感器测得的传动油压第二额定压力值减小到预设的第四阈值致使所述卡盘松开所述钻杆时，所述主控制器记录下此时所述位移检测传感器测得的动力头的第一位移值，将所述第一位移值减去所述第一位移初始值得到本次钻孔过程的钻孔深度；

如果一个钻孔目标有多次钻孔过程，则所述主控制器将各次钻孔过程所得的钻孔深度进行实时累加，得到当前总的钻孔深度，并将当前总的钻孔深度实时输出显示。

本发明的煤矿井下钻孔深度实时检测装置的主控制器可根据夹持器当前的传动油压和卡盘当前的传动油压对应获取夹持器和所述卡盘当前的工作状态，然后根据夹持器和卡盘当前的工作状态以及动力头当前的位移计算出钻头的钻孔深度，并将其实时输出显示，从而自动实现了煤矿井下钻孔深度的随钻实时检测，且与人工检测相比，其检测效率和检测准确度有了极大的提高。

附图说明

图1为本发明的煤矿井下钻孔深度实时检测装置的***构成框图；

图2为本发明的煤矿井下钻孔深度实时检测装置中主控制器的结构框图；

图3为本发明的煤矿井下钻孔深度实时检测装置的传感器安装位置示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式进行详细描述：

参考图1和图3所示，本实施例的煤矿井下钻孔深度实时检测装置包括激光位移传感器C，其固定于煤矿井下钻机的钻机支架1的侧壁上，位于其前方的激光反射板C1固定于煤矿井下钻机的回旋器2的底部上，激光位移传感器C用于检测煤矿井下钻机的动力头3当前的位移；夹持器压力传感器D用于检测煤矿井下钻机的夹持器6当前的传动油压；卡盘压力传感器F用于检测煤矿井下钻机的卡盘4当前的传动油压，夹持器压力传感器D和卡盘压力传感器F分别对应安装于夹持器6和卡盘4的液压回路上（例如靠近煤矿井下钻机的操作台端的夹持器油路和卡盘油路的一个快接头处）；主控制器G用于根据夹持器6当前的传动油压和卡盘4当前的传动油压对应获取夹持器6和卡盘4当前的工作状态，根据夹持器6和卡盘4当前的工作状态以及动力头3当前的位移计算出钻头7的钻孔深度，并将其实时输出显示；钻杆检测传感器用于检测煤矿井下钻机的钻杆5当前是否处于动力头3的腔体中，如果未处于动力头3的腔体中则产生报警信号发送至主控制器G。该钻杆检测传感器包括固定于夹持器6前端面上的夹持器霍尔传感器A，以及固定于卡盘4前端面上的卡盘霍尔传感器B；当夹持器霍尔传感器A和/或卡盘霍尔传感器B检测到所钻杆5当前未处于动力头3的腔体中时，对应输出报警信号，从而据此可以判断出动力头3是否带杆运行，即判断出动力头3是否产生有效位移。

其中，主控制器G设置于煤矿井下钻机的操作台上，其包括CPU G1（例如单片机等）以及分别与CPU G1相连的激光位移传感器接口G2、卡盘压力传感器接口G3、夹持器压力传感器接口G4、卡盘霍尔传感器接口G5、夹持器霍尔传感器接口G6、上位机通讯接口G7、外部存储器G8和用于参数设置、查询、实时显示钻孔深度的显示器G9。

上述的煤矿井下钻孔深度实时检测装置的检测过程大致如下：

首先，夹持器压力传感器D实时检测夹持器6当前的传动油压，卡盘压力传感器F实时检测卡盘4当前的传动油压。

其次，在某一次钻孔过程前，当夹持器压力传感器D测得的传动油压由零增大到预设的第一阈值D0致使夹持器6逐渐松开煤矿井下钻机的钻杆5，且当卡盘压力传感器F测得的传动油压由零增大到预设的第二阈值F0致使卡盘4逐渐卡紧钻杆5时，主控制器G记录动力头3的第一位移初始值C0；

然后，开始本次钻孔过程，位移检测传感器C实时检测动力头3当前的位移，动力头3开始进钻或退钻。

再次，该次钻孔过程中，经过某个时间后，当夹持器压力传感器D测得的传动油压由第一额定压力值减小到预设的第三阈值D1致使夹持器6逐渐夹紧钻杆5，且当卡盘压力传感器F测得的传动油压第二额定压力值减小到预设的第四阈值F1致使卡盘4逐渐松开钻杆5时，此时如果夹持器霍尔传感器A和卡盘霍尔传感器B均检测到钻杆5当前处于动力头3的腔体中时，则主控制器G读取位移检测传感器C当前测得的动力头3的位移，并记录下此时位移检测传感器C测得的动力头3的第一位移值C1，将第一位移值C1减去第一位移初始值C0得到本次钻孔过程的钻孔深度，如果C1-C0>0，则说明当前钻头7在前进，如果C1-C0<0，则说明当前钻头7在后退；并且如果一个钻孔目标有多次钻孔过程，则主控制器G将各次钻孔过程所得的钻孔深度进行实时累加，即可得到当前总的钻孔深度，并将当前总的钻孔深度实时输出显示，由于主控制器G具有上位机通讯接口G7，钻孔深度还可以根据需要上传至上位机，从而实现远程在线监测和监控。

以上的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通工程技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明的权利要求书确定的保护范围内。

Claims (10)

1.一种煤矿井下钻孔深度实时检测装置，其特征在于，包括：

位移检测传感器（C），用于检测煤矿井下钻机的动力头（3）当前的位移；

夹持器压力传感器（D），用于检测所述煤矿井下钻机的夹持器（6）当前的传动油压；

卡盘压力传感器（F），用于检测所述煤矿井下钻机的卡盘（4）当前的传动油压；

主控制器（G），用于根据所述夹持器（6）当前的传动油压和所述卡盘（4）当前的传动油压对应获取所述夹持器（6）和所述卡盘（4）当前的工作状态，根据所述夹持器（6）和所述卡盘（4）当前的工作状态以及所述动力头（3）当前的位移计算出所述钻头（7）的钻孔深度，并将其实时输出显示。

2.根据权利要求1所述的煤矿井下钻孔深度实时检测装置，其特征在于，所述的根据所述夹持器（6）和所述卡盘（4）当前的工作状态以及所述动力头（3）当前的位移计算出所述钻头（7）的钻孔深度，具体为：

在***启动检测后，当所述夹持器压力传感器（D）测得的传动油压由零增大到预设的第一阈值致使所述夹持器（6）松开所述煤矿井下钻机的钻杆（5），且当所述卡盘压力传感器（F）测得的传动油压由零增大到预设的第二阈值致使所述卡盘（4）卡紧所述钻杆（5）时，所述主控制器（G）记录所述动力头（3）的第一位移初始值；

某次钻孔过程中，当所述夹持器压力传感器（D）测得的传动油压由第一额定压力值减小到预设的第三阈值致使所述夹持器（6）夹紧所述钻杆（5），且当所述卡盘压力传感器（F）测得的传动油压第二额定压力值减小到预设的第四阈值致使所述卡盘（4）松开所述钻杆（5）时，所述主控制器（G）记录下此时所述位移检测传感器（C）测得的动力头（3）的第一位移值，将所述第一位移值减去所述第一位移初始值得到本次钻孔过程的钻孔深度；

如果一个钻孔目标有多次钻孔过程，则所述主控制器（G）将各次钻孔过程所得的钻孔深度进行实时累加，得到当前总的钻孔深度。

3.根据权利要求1所述的煤矿井下钻孔深度实时检测装置，其特征在于，还包括：

钻杆检测传感器，用于检测所述煤矿井下钻机的钻杆（5）当前是否处于所述动力头（3）的腔体中，如果未处于所述动力头（3）的腔体中则产生报警信号发送至所述主控制器（G）。

4.根据权利要求3所述的煤矿井下钻孔深度实时检测装置，其特征在于，所述钻杆检测传感器包括固定于所述夹持器（6）前端面上的夹持器霍尔传感器（A），以及固定于所述卡盘（4）前端面上的卡盘霍尔传感器（B）；当所述夹持器霍尔传感器（A）和/或所述卡盘霍尔传感器（B）检测到所述钻杆（5）当前未处于所述动力头（3）的腔体中时，对应输出报警信号。

5.根据权利要求4所述的煤矿井下钻孔深度实时检测装置，其特征在于，所述位移检测传感器（C）包括激光位移传感器，其固定于所述煤矿井下钻机的钻机支架（1）的侧壁上，位于其前方的激光反射板（C1）固定于所述煤矿井下钻机的回旋器（2）的底部上。

6.根据权利要求5所述的煤矿井下钻孔深度实时检测装置，其特征在于，所述主控制器（G）设置于所述煤矿井下钻机的操作台上，其包括CPU（G1）以及分别与所述CPU（G1）相连的激光位移传感器接口（G2）、卡盘压力传感器接口（G3）、夹持器压力传感器接口（G4）、卡盘霍尔传感器接口（G5）、夹持器霍尔传感器接口（G6）、上位机通讯接口（G7）、外部存储器（G8）和用于参数设置、查询、实时显示钻孔深度的显示器（G9）。

7.根据权利要求6所述的煤矿井下钻孔深度实时检测装置，其特征在于，所述夹持器压力传感器（D）和所述卡盘压力传感器（F）分别对应安装于所述夹持器（6）和所述卡盘（4）的液压回路上。

8.一种权利要求1所述煤矿井下钻孔深度实时检测装置的检测方法，其特征在于，包括如下步骤：

夹持器压力传感器（D）实时检测夹持器（6）当前的传动油压，卡盘压力传感器（F）实时检测卡盘（4）当前的传动油压；

某次钻孔过程前，当所述夹持器压力传感器（D）测得的传动油压由零增大到预设的第一阈值致使所述夹持器（6）松开所述煤矿井下钻机的钻杆（5），且当所述卡盘压力传感器（F）测得的传动油压由零增大到预设的第二阈值致使所述卡盘（4）卡紧所述钻杆（5）时，所述主控制器（G）记录所述动力头（3）的第一位移初始值；

开始本次钻孔过程，位移检测传感器（C）实时检测动力头（3）当前的位移；

该次钻孔过程中，当所述夹持器压力传感器（D）测得的传动油压由第一额定压力值减小到预设的第三阈值致使所述夹持器（6）夹紧所述钻杆（5），且当所述卡盘压力传感器（F）测得的传动油压第二额定压力值减小到预设的第四阈值致使所述卡盘（4）松开所述钻杆（5）时，所述主控制器（G）记录下此时所述位移检测传感器（C）测得的动力头（3）的第一位移值，将所述第一位移值减去所述第一位移初始值得到本次钻孔过程的钻孔深度；

如果一个钻孔目标有多次钻孔过程，则所述主控制器（G）将各次钻孔过程所得的钻孔深度进行实时累加，得到当前总的钻孔深度，并将当前总的钻孔深度实时输出显示。

9.根据权利要求8所述的检测方法，其特征在于，所述煤矿井下钻孔深度实时检测装置还包括：

钻杆检测传感器，用于在***启动检测后检测所述煤矿井下钻机的钻杆（5）当前是否处于所述动力头（3）的腔体中；如果未处于所述动力头（3）的腔体中则产生报警信号发送至所述主控制器（G）。

10.根据权利要求9所述的检测方法，其特征在于，所述钻杆检测传感器包括固定于所述夹持器（6）前端面上的夹持器霍尔传感器（A），以及固定于所述卡盘（4）前端面上的卡盘霍尔传感器（B）；

如果所述夹持器霍尔传感器（A）和/或所述卡盘霍尔传感器（B）检测到所述钻杆（5）当前未处于所述动力头（3）的腔体中时，对应输出报警信号发送至所述主控制器（G）；

在所述夹持器（6）夹紧且所述卡盘（4）松开后，如果所述夹持器霍尔传感器（A）和所述卡盘霍尔传感器（B）均检测到所述钻杆（5）当前处于所述动力头（3）的腔体中时，则所述主控制器（G）读取所述位移检测传感器（C）当前测得的动力头（3）的位移。

Images